DE10041290A1 - Surge protection device - Google Patents

Surge protection device

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DE10041290A1
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Reinhold Berberich
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Überspannungsschutzeinrichtung für ein elektronisches Gerät mit einer, mindestens ein Steckelement aufweisenden Steckeinrichtung, die zum Einsatz in ein Gehäuse des elektronischen Gerätes ausgebildet ist. Bei einem Überspannungsschutz, bei welchem auf zusätzliche Abschirmmaßnahmen gegenüber der Elektronik verzichtet werden kann, ist an dem Steckelement eine Schutzplatine angeordnet, welche eine Funkenstrecke zur Ableitung von Überspannung aufweist.The invention relates to an overvoltage protection device for an electronic device with a plug device having at least one plug element, which is designed for use in a housing of the electronic device. In the case of overvoltage protection, in which additional shielding measures against the electronics can be dispensed with, a protective circuit board is arranged on the plug-in element, which has a spark gap to discharge overvoltage.

Description

Die Erfindung betrifft eine Überspannungsschutzeinrichtung für ein elektroni­ sches Gerät mit einer, mindestens ein Steckelement aufweisenden Steckein­ richtung, die zur Befestigung an einem Gehäuse des elektronischen Gerätes ausgebildet ist.The invention relates to a surge protection device for an electronic cal device with a plug having at least one plug element direction to be attached to a housing of the electronic device is trained.

Um elektronische Geräte vor Hochspannung zu schützen, ist es üblich, span­ nungsklemmende Bauelemente wie bspw. Varistoren oder Zener-Dioden ein­ zusetzen. Derartige Überspannungsschutzelemente müssen innerhalb des Ge­ häuses so ausgeführt werden, dass die die Funktion des Gerätes ausführenden elektronischen Bauteile in ihrer Arbeitsweise nicht beeinträchtigt werden.To protect electronic devices from high voltage, it is common to span clamping devices such as varistors or Zener diodes clog. Such surge protection elements must be within the Ge be carried out in such a way that they perform the function of the device electronic components are not impaired in their way of working.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, einen Überspannungsschutz anzugeben, bei welchem auf zusätzliche Abschirmmaßnahmen gegenüber der Elektronik verzichtet werden kann.The invention is therefore based on the object of surge protection specify which additional shielding measures are to be used against the Electronics can be dispensed with.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass an dem Steckelement eine Schutzplatine angeordnet ist, welche eine Funkenstrecke zur Ableitung von Überspannung aufweist. According to the invention the object is achieved in that on the plug element a protective board is arranged, which is a spark gap for derivation of overvoltage.  

Die Erfindung hat den Vorteil, dass die Hochspannung bereits an der Gehäu­ seaußenseite abgeführt wird und Abschirmmaßnahmen für die innen liegenden Bauteile nicht notwendig sind.The invention has the advantage that the high voltage is already on the housing is discharged outside and shielding measures for the inside Components are not necessary.

Vorteilhafterweise bildet die Schutzplatine mit dem Steckelement die Fun­ kenstrecke.The protective board with the plug-in element advantageously forms the fun short distance.

In einer Weiterbildung der Erfindung weist die Schutzplatine eine elektrisch lei­ tende Struktur zur Bildung der Funkenstrecke auf. Solche geätzten Strukturen sind einfach herstellbar und führen zu einem Funkenüberschlag auf der Plati­ nenoberfläche in horizontaler Richtung.In a development of the invention, the protective circuit board has an electrically lei structure to form the spark gap. Such etched structures are easy to manufacture and cause arcing on the plati surface in the horizontal direction.

Vorteilhafterweise ist die elektrisch leitende Struktur auf der Schutzplatine in Form einer Leiterbahn ausgebildet, wobei eine lötstopplackfreie Zone der Lei­ terbahn in der Umgebung einer, das Steckelement aufnehmenden Öffnung an­ geordnet ist. Durch die Verwendung üblicher Herstellungsverfahren für Leiter­ platten kann die lötstoplackfreie Zone einfach in die Lötstopmaske mit eingear­ beitet werden. Die Funkenstrecke wird dabei durch an sich vorhandene Bau­ teile wie Steckelement und Leiterbahn realisiert. Zusätzliche spannungsklem­ mende Bauelemente werden nicht benötigt.The electrically conductive structure on the protective board is advantageously in Formed a conductor track, with a solder resist zone of the Lei terbahn in the vicinity of an opening receiving the plug element is ordered. By using common manufacturing processes for conductors The zone without solder resist can simply be flattened into the solder mask be prepared. The spark gap is due to the existing building parts such as plug-in element and conductor track realized. Additional voltage clamp Components are not required.

Die Funkenstrecke wird zuverlässig dadurch realisiert, dass die lötstoplackfreie Zone in dem die Öffnung umschließenden Lötauge ausgebildet ist.The spark gap is reliably achieved by the fact that the non-solder resist Zone in which the opening is formed.

In einer Weiterbildung der Erfindung ist die elektrisch leitende Struktur als löt­ stopplackfreie Ausnehmung oder durchgehende Öffnung der Schutzplatine ausgebildet, welche vorteilhafterweise in der Nähe des zu schützenden Ste­ ckerpins angeordnet ist.In a further development of the invention, the electrically conductive structure is soldered Grout-free recess or through opening of the protective board formed, which advantageously in the vicinity of the Ste ckerpins is arranged.

Zur Realisierung eines vertikalen Funkenüberschlags weist die Schutzplatine zwei übereinanderliegende, unterschiedliches Potential führende Leiterbahnen auf, welche bis zum Platinenrand geführt sind, wobei die Stärke einer zwischen den beiden Leiterbahnen angeordnete Isolationsschicht so gewählt ist, dass die Funkenstrecke durch die nicht isolierten Enden der beiden Leiterbahnen am Platinenrand gebildet ist. Durch die Dicke der Isolationsschicht ist der Abstand der Funkenstrecke definiert und hoch genau sowie ohne erhöhten Aufwand herstellbar.The protective board points to the realization of a vertical sparkover two superimposed, different potential conductive tracks on, which are led to the edge of the board, the thickness of one between the two conductor tracks arranged insulation layer is selected so that the  Spark gap through the non-insulated ends of the two conductor tracks on Board edge is formed. The distance is due to the thickness of the insulation layer the spark gap defined and highly accurate and without increased effort producible.

Die Herstellung lässt sich weiter vereinfachen, wenn der Platinenrand von einer durchgehenden Öffnung der Schutzplatine gebildet ist. Diese kann überall dort, wo zu schützendes und Bezugspotential übereinander liegen z. B. durch einfa­ ches Einbringen einer Bohrung eingebracht werden.The production can be further simplified if the edge of the board from one through opening of the protective circuit board is formed. This can be anywhere where to protect and reference potential are one above the other z. B. by simp ches drilling a hole.

Vorteilhafterweise trägt die Schutzplatine eine Entstöreinrichtung zur Verbesse­ rung der elektromagnetischen Empfindlichkeit des elektronischen Gerätes. Da­ durch sind sowohl der Überspannungsschutz als auch Maßnahmen zur Erhö­ hung der elektromagnetischen Verträglichkeit am Gerätestecker integriert.The protective board advantageously carries an interference suppression device for improvement tion of the electromagnetic sensitivity of the electronic device. There are both the surge protection and measures to increase electromagnetic compatibility integrated into the device plug.

In einer Ausgestaltung ist die Entstöreinrichtung ein Varistor.In one configuration, the interference suppression device is a varistor.

Alternativ dazu ist die Entstöreinrichtung ein Kondensator, der außerhalb des Gehäuses des elektronischen Gerätes angeordnet ist, und elektrisch einerseits mit dem Steckelement der Steckeinrichtung und andererseits mit dem Potential des elektrisch leitend ausgebildeten Gehäuses verbunden ist.Alternatively, the interference suppression device is a capacitor that is outside the Housing of the electronic device is arranged, and electrical one hand with the plug element of the plug device and on the other hand with the potential of the electrically conductive housing is connected.

Die Erfindung hat den Vorteil, dass die Entstörung bereits auf der Außenseite des elektronischen Gerätes realisiert ist und Störstrahlungen gar nicht erst in das Gehäuseinnere gelangen. Bei der Montage des elektronischen Gerätes entsteht durch einfachen Einsatz des Steckers in das Gehäuse ein Entstörfilter. Zusätzliche Verarbeitungsmaßnahmen entfallen.The invention has the advantage that the interference is already on the outside of the electronic device and interference radiation is not even in get inside the case. When assembling the electronic device a noise filter is created by simply inserting the plug into the housing. Additional processing measures are not necessary.

Vorteilhafterweise ist eine erste Kondensatorplatte des Kondensators in/oder an der Steckeinrichtung angeordnet, wodurch auf Leitungen zum Kondensator verzichtet werden kann. A first capacitor plate of the capacitor is advantageously in / or arranged on the plug device, which leads to lines to the capacitor can be dispensed with.  

Vorzugsweise ist die erste Kondensatorplatte aus dem Steckelement selbst ausgeformt. Sie kann z. B. durch Stauchung des Steckerstiftes einfach reali­ siert werden. Die Herstellung des Steckers wird somit weiter vereinfacht.The first capacitor plate is preferably made of the plug element itself molded. You can e.g. B. simply by compressing the connector pin reali be settled. The manufacture of the plug is thus further simplified.

Alternativ ist die erste Kondensatorplatte von der auf der Schutzplatine ange­ ordneten und als Leiterfläche ausgebildeten Leiterbahn gebildet, wobei die Leiterfläche neben dem, ein erstes Potential führenden Steckelement angeord­ net und mit diesem elektrisch verbunden ist. Das elektrisch ausgebildete und ein zweites Potential führende Gehäuse des elektronischen Gerätes dient als zweite Kondensatorplatte. Die Verbindung von isolationsfreien Steckerstift und erster Kondensatorfläche erfolgt einfach durch Form- und/oder Kraftschluss. Somit entsteht eine für die Massenfertigung besonders gut handhabbare Ein­ richtung.Alternatively, the first capacitor plate is attached to the one on the protection board arranged and formed as a conductor surface trace, the Conductor surface arranged next to the plug element carrying a first potential net and is electrically connected to it. The electrically trained and a second potential-conducting housing of the electronic device serves as second capacitor plate. The connection of insulation-free connector pin and the first capacitor surface is made simply by positive and / or non-positive connection. This creates an A which is particularly easy to handle for mass production direction.

Zur Realisierung der zweiten Kondensatorplatte ist eine zweite, auf der Schutz­ platine angeordnete Leiterfläche mit dem Gehäuse elektrisch verbunden.To implement the second capacitor plate, a second one is on the protection printed circuit board arranged electrically connected to the housing.

Eine in der Massenfertigung besonders gut handhabbare Entstöreinrichtung besteht darin, dass die elektrische Verbindung zwischen der zweiten Leiterflä­ che der Schutzplatine und dem Gehäuse durch mindestens ein die Schutzplati­ ne und/oder die Steckeinrichtung am Gehäuse haltendes Befestigungsmittel erfolgt. Das Gehäusepotential wird dabei über an sich vorhandene Schraub-, Niet- oder Preßverbindungen an mindestens einem Punkt realisiert.An interference suppression device that is particularly easy to handle in mass production consists in the electrical connection between the second conductor surface surface of the protective board and the housing by at least one protective board ne and / or fasteners holding the plug device on the housing he follows. The housing potential is determined by screw, Rivet or press connections realized at at least one point.

Bei einer Ausgestaltung der Erfindung ist eine Isolierung zwischen der zweiten, auf der Oberfläche der Schutzplatine ausgebildeten Leiterfläche und der Au­ ßenseite des Gehäuses angeordnet. Alternativ kann die auf der Oberfläche der Schutzplatine angeordnete Leiterfläche direkt auf dem Gehäuse aufliegen. In einer Weiterbildung der Erfindung ist die das Steckelement umschließende Leiterfläche derart auf der Schutzplatine angeordnet, dass sie auf der dem Ge­ häuse zugewandten Seite der Steckeinrichtung aufsetzbar und kontaktierbar ist. Somit kann ein kommerziell erhältlicher Stecker mit der erfindungsgemäßen Schutzplatine versehen werden. Dabei ist vorteilhafterweise für jedes Steck­ element der Steckeinrichtung eine erste Kondensatorplatte vorgesehen, welche elektrisch gegeneinander isoliert sind.In one embodiment of the invention, insulation between the second, conductor surface formed on the surface of the protective circuit board and the Au arranged on the outside of the housing. Alternatively, the surface of the Protective board arranged conductor surface lie directly on the housing. In a further development of the invention, the plug element is enclosing Conductor surface arranged on the protective board so that it on the Ge Housing facing side of the connector can be placed and contacted  is. Thus, a commercially available connector with the invention Protective board can be provided. It is advantageous for each plug element of the connector is provided a first capacitor plate, which are electrically isolated from each other.

Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Eine davon soll anhand der in der Zeichnung dargestellten Figuren näher erläutert werden.The invention permits numerous embodiments. One of them should be based on of the figures shown in the drawing are explained in more detail.

Es zeigt:It shows:

Fig. 1 Schnitt durch ein Steuergerät Fig. 1 section through a control unit

Fig. 2 erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Entstörplatine Fig. 2 first embodiment of the interference suppression board according to the invention

Fig. 3 zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Entstörplatine Fig. 3 second embodiment of the interference suppression board according to the invention

Fig. 4 dritte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Entstörplatine Fig. 4 third embodiment of the interference suppression board according to the invention

Fig. 5 vierte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Entstörplatine Fig. 5 fourth embodiment of the interference suppression board according to the invention

Fig. 6 Kondensatorfläche mit kupferfreien Stellen. Fig. 6 capacitor surface with copper-free points.

Gleiche Merkmale sind mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.Identical features are identified by the same reference symbols.

In Fig. 1 ist ein elektrisches Gerät dargestellt, wie es üblicherweise in Kraft­ fahrzeugen Anwendung findet. Dabei kann es sich um ein Steuergerät eines Kraftfahrzeuges handeln, welches eine signalverarbeitende Elektronik aufweist, die bekanntlicherweise sehr störanfällig gegenüber hohen Frequenzen ist. Es ist aber auch vorstellbar, dass das elektronische Gerät eine Sensoreinrichtung darstellt, welche neben einem eigentlichen Sensor eine Signalaufbereitungs­ schaltung und/oder eine Signalauswerteschaltung aufweist, die auf einer oder mehreren Leiterplatten angeordnet sind.In Fig. 1, an electrical device is shown, as it is usually used in motor vehicles. This can be a control unit of a motor vehicle which has signal-processing electronics which are known to be very susceptible to interference from high frequencies. However, it is also conceivable that the electronic device represents a sensor device which, in addition to an actual sensor, has a signal processing circuit and / or a signal evaluation circuit which are arranged on one or more printed circuit boards.

Das elektronische Gerät besitzt ein aus Aluminium bestehendes, becherförmi­ ges Gehäuseteil 1, welches mit einer Abdeckung 2 verschlossen ist. Das be­ cherförmige Gehäuseteil 1 weist einen Steckerkörper 3 auf, welcher am Ge­ häuseteil 1 mittels Schrauben oder Nieten 4 außenseitig befestigt ist. Die Ste­ ckerpins 5 des Steckerkörpers 3 ragen sowohl in den Steckerkörper 3 als auch in das Gehäuseinnere 6. Der Stecker 3 verbindet über die Steckerpins 5 die Schaltungen des Gerätes mit anderen elektronischen Einrichtungen im Kraft­ fahrzeug.The electronic device has an aluminum, becher-shaped housing part 1 , which is closed with a cover 2 . The BE cherförmige housing part 1 has a plug body 3, which is fixed on the outside by means of screws or rivets at 4 Ge casing part. 1 The plug pins 5 of the plug body 3 protrude both into the plug body 3 and into the housing interior 6 . The connector 3 connects via the connector pins 5, the circuits of the device with other electronic devices in the vehicle.

Im Gehäuseinneren 6 ist mindestens eine Leiterplatte 7 angeordnet, welche Bauelemente 8 trägt, die die elektronischen Schaltungen realisieren. Die in das Gehäuseinnere 6 hineinragenden Steckerpins 5 sind elektrisch zur Zuführung von Signalen und elektrischer Leistung mit dem auf der Leiterplatte 7 befindli­ chen Bauelementen 8 verbunden.At least one printed circuit board 7 is arranged in the interior of the housing 6 and carries components 8 which implement the electronic circuits. The connector pins 5 protruding into the housing interior 6 are electrically connected to the components 8 located on the printed circuit board 7 for supplying signals and electrical power.

Zwischen dem Stecker 3 und der Außenseite des Gehäuseteiles 1 ist eine Ent­ störplatine 9 eingelegt, welche gemeinsam mit dem Stecker 3 am Gehäuseteil 1 befestigt ist.Between the plug 3 and the outside of the housing part 1 , a Ent interference board 9 is inserted, which is fastened together with the plug 3 on the housing part 1 .

Verschiedene Ausführungsformen der Entstörplatine 9 sind in den Fig. 2 bis 5 näher erläutert.Various embodiments of the interference suppression board 9 are explained in more detail in FIGS . 2 to 5.

Fig. 2 zeigt eine Entstörplatine 9 mit Öffnungen 13 für die Steckerpins 5. Ne­ ben diesen Öffnungen 13 ist für jeden Steckerpin 5 ein diskreter Kondensator 10 vorgesehen, der mittels einer auf der Platine 9 angeordneten Verdrahtung so verschaltet ist, dass jeder Kondensator 10 einerseits mit dem Steckerpinpo­ tential und andererseits mit dem Potential des Gehäuses 1 verbunden ist. Das Gehäusepotential ist dabei üblicherweise auf Masse gelegt. Fig. 2 shows an interference suppression circuit 9 with apertures 13 for the plug pins. 5 Next to these openings 13 , a discrete capacitor 10 is provided for each connector pin 5 , which is connected by means of a wiring arranged on the circuit board 9 so that each capacitor 10 is connected on the one hand to the plug pin potential and on the other hand to the potential of the housing 1 . The housing potential is usually grounded.

Die vorgefertigte Platine 9 wird über die Steckerpins 5 geschoben, wobei eine umlaufende Steckerdichtung 12 die Platine 9 an deren Rand umschließt und gleichzeitig abdichtet. Mit Schrauben 4, welche in die Öffnungen 11 der Platine 9 und die Öffnungen 14 des Steckerkörpers 3 eingreifen, wird die Platine 9 an der Außenhaut des Gehäuseteils 1 befestigt. Die Befestigung erfolgt dabei so, dass die Dichtung 12 auf dem Gehäuseteil 1 aufliegt. Die Schrauben 4 verbin­ den die Kondensatoren 10 gleichzeitig elektrisch mit dem Gehäusepotential. The prefabricated circuit board 9 is pushed over the connector pins 5 , a circumferential connector seal 12 enclosing the circuit board 9 at its edge and sealing at the same time. With screws 4 , which engage in the openings 11 of the circuit board 9 and the openings 14 of the plug body 3 , the circuit board 9 is fastened to the outer skin of the housing part 1 . The attachment takes place so that the seal 12 rests on the housing part 1 . The screws 4 connect the capacitors 10 at the same time electrically to the housing potential.

Eine andere Ausführungsform, bei welcher Kapazitäten in der Platine 9 integ­ riert sind, ist in Fig. 3 dargestellt. Die Platine 9 ist als Filmleiterplatte ausgebil­ det und weist eine strukturierte Leiterschicht 15 auf. Die Struktur entspricht ein­ zelnen, gegeneinander isolierten Kondensatorflächen 16. Für jeden Steckerpin 5 ist dabei eine Kondensatorfläche 16 vorgesehen, welche die Öffnung 13 des jeweiligen Steckerpins 5 umschließt. Diese Öffnungen 13 sind metallisiert, wo­ bei jede Kondensatorfläche 16 an der Grenzfläche mit der metallisierten Öff­ nung 13 verbunden ist, wodurch eine elektrische Verbindung entsteht. Nach Einfügen der Steckerpins 5 liegen die Kondensatorflächen 16 auf Steckerpo­ tential. Bei dieser Ausführung sind als elektrische Verbindungsmechanismen Einpressvorgänge für die Kontaktierung von besonderem Vorteil.Another embodiment in which capacities are integrated in the circuit board 9 is shown in FIG. 3. The circuit board 9 is configured as a film circuit board and has a structured conductor layer 15 . The structure corresponds to an individual capacitor area 16 which is insulated from one another. A capacitor surface 16 is provided for each connector pin 5 , which surrounds the opening 13 of the respective connector pin 5 . These openings 13 are metallized, where at each capacitor surface 16 at the interface with the metallized opening 13 is connected, whereby an electrical connection is formed. After inserting the connector pins 5 , the capacitor surfaces 16 are at the potential of the connector. In this embodiment, press-in processes for contacting are of particular advantage as electrical connection mechanisms.

Die Filterplatte 9 weist auf der dem Gehäuse zugewandten Oberfläche eine weitere Leitschicht 18 auf, welche direkt nach Montage des Steckers 3 auf dem Gehäuse 1 aufliegt. Sie nimmt somit das Gehäusepotential an. Diese unstruk­ turierte Leitfläche 18 ist vorzugsweise als Leitkleber ausgebildet, um die Ent­ störplatine 9 am Gehäuse zu befestigen.The filter plate 9 has a further conductive layer 18 on the surface facing the housing, which lies directly on the housing 1 after the plug 3 has been installed . It therefore takes on the housing potential. This unstructured guide surface 18 is preferably designed as a conductive adhesive in order to attach the interference plate 9 to the housing.

Alternativ kann die Entstörplatine 9, deren Kondensator 16 durch die struktu­ rierte Leiterschicht 18 von Gehäuseteil 1 isoliert sind, auch ohne Leitfläche 18 montiert werden, wenn die zweite Kondensatorplatte 18 vom Gehäuse 1 selbst gebildet wird.Alternatively, the interference suppression circuit board 9 , the capacitor 16 of which is isolated from the housing part 1 by the structured conductor layer 18 , can also be mounted without a guide surface 18 if the second capacitor plate 18 is formed by the housing 1 itself.

Auf Grund dieser Ausgestaltung wirkt jeder Steckerpin 5 selbst als Kondensa­ torplatte und bildet mit dem mit Masse verbundenen Gehäuseteil 1 einen Ent­ störkondensator.Because of this configuration, each connector pin 5 itself acts as a capacitor plate and forms an interference capacitor with the housing part 1 connected to ground.

Eine weitere Ausführungsform ist in Fig. 4 dargestellt. Gemäß dieser Ausfüh­ rung ist die Platine 9 mit vier Kupferlagen 19, 20, 21, 22 versehen. Je eine Kupferlage 19 und 22 ist auf je einer der beiden Außenseiten der Platine 9 an­ geordnet. Innerhalb der Platine 9 befinden sich, voneinander isoliert, zwei wei­ tere Kupferlagen 20, 21, welche die Kondensatorflächen 16 bilden, wie sie im Zusammenhang mit Fig. 3 beschrieben wurden.Another embodiment is shown in FIG. 4. According to this embodiment, the circuit board 9 is provided with four copper layers 19 , 20 , 21 , 22 . Each copper layer 19 and 22 is arranged on one of the two outer sides of the board 9 . Within the board 9 are, isolated from each other, two white copper layers 20 , 21 , which form the capacitor surfaces 16 , as described in connection with FIG. 3.

Die beiden äußeren Kupferlagen 19, 22 sind über die Befestigungselemente 4 mit dem Gehäusepotential verbunden und gegen das Potential, welches die Steckerpin 5 führen, elektrisch isoliert. Die Kondensatorflächen 16 sind in der ebenfalls beschriebenen Weise elektrisch mit den Steckerpins 5 verbunden. Somit werden pro Steckerpin 2 Kondensatorflächenpaare realisiert. Werden noch mehr Kondensatorflächenpaare benötigt, so lassen sich diese einfach durch weiteren abwechselnden Einbau von Kupferlagen 20, 21, die die struktu­ rierten Kondensatorflächen 16 bilden und unstrukturierte, ganzflächig ausgebil­ deten Kupferlagen 19, 22, welche auf Gehäusepotential liegen, erreichen.The two outer copper layers 19 , 22 are connected to the housing potential via the fastening elements 4 and are electrically insulated from the potential which the plug pin 5 carries. The capacitor surfaces 16 are electrically connected to the plug pins 5 in the manner also described. Thus, two pairs of capacitor surfaces are realized per connector pin. If even more capacitor surface pairs are required, these can be easily achieved by further alternating installation of copper layers 20 , 21 , which form the structured capacitor surfaces 16 and unstructured, all-over trained copper layers 19 , 22 , which are at housing potential.

Neben der erläuterten Ausführung können die Kondensatorflächen 16 auch mit Hilfe von Stanzteilen oder Kaptonfolien gebildet werden, welche in ein isolie­ rendes Material eingebettet sind. Je nach dem zur Umhüllung der Kondensa­ torplatten verwendetem Material bzw. Materialkombination kann dieses gleich­ zeitig Dichtungsaufgaben wahrnehmen.In addition to the described embodiment, the capacitor surfaces 16 can also be formed with the aid of stamped parts or Kapton foils which are embedded in an insulating material. Depending on the material or combination of materials used to encase the capacitor plates, this can simultaneously perform sealing tasks.

Diese erfindungsgemäßen Kondensatorflächen bilden gegenüber dem Außen­ gehäuse Kapazitäten im Bereich bis zu 50 pF.These capacitor surfaces according to the invention form towards the outside housing capacities in the range up to 50 pF.

Zur Realisierung des Überspannungsschutzes sind die nicht isolierten Enden der Kupferlagen 19, 20, 21, 22 bis zum Rand 23 der Platine 9 geführt. Alterna­ tiv können die Kupferlagen 19, 20, 21, 22 auch unisoliert in einer Öffnung 14 der Platine 9 enden, die z. B. durch Einbringen einer Bohrung erstellt werden kann.To implement overvoltage protection, the non-insulated ends of the copper layers 19 , 20 , 21 , 22 are led to the edge 23 of the circuit board 9 . Alterna tively, the copper layers 19 , 20 , 21 , 22 can also end uninsulated in an opening 14 of the board 9 , the z. B. can be created by drilling a hole.

Die bei der Platinenherstellung erzeugten kupferfreien Stellen 32 sorgen dafür, dass nach Einbringen der Bohrung 33 Leiterspitzen 34 entstehen, die den Fun­ kenüberschlag begünstigen. (Fig. 6). The copper-free points 32 produced during the manufacture of the circuit board ensure that, after introducing the bore 33, conductor tips 34 are formed which promote sparkover. ( Fig. 6).

Zwischen den Kupferlagen 19 und 20 ist eine Isolierschicht 25 und zwischen den Kupferlagen 21 und 22 eine Isolierschicht 24 angeordnet. Die Kupferlagen 21 und 20 sind durch eine dritte Isolierschicht 26 getrennt, welche eine Dicke aufweist, die aus Stabilitätsgründen ein Mehrfaches der Dicke der jeweiligen Isolationsschicht 24 oder 25 beträgt, da sie als Trägerschicht dient. Durch die Dicke der Isolationsschichten 24, 25 ist der Luftspalt zwischen den Kupferlagen 19 und 20 bzw. 21 und 22 sehr gering, so das bei Überspannung ein Funken­ überschlag zwischen diesen Kupferlagen erfolgt.An insulating layer 25 is arranged between the copper layers 19 and 20 and an insulating layer 24 between the copper layers 21 and 22 . The copper layers 21 and 20 are separated by a third insulation layer 26 , which has a thickness which, for reasons of stability, is a multiple of the thickness of the respective insulation layer 24 or 25 , since it serves as a carrier layer. Due to the thickness of the insulation layers 24 , 25 , the air gap between the copper layers 19 and 20 or 21 and 22 is very small, so that a sparkover occurs between these copper layers in the event of overvoltage.

Auf der Oberfläche der Kupferlagen 19 und 22 ist eine Lötstopplackstruktur 29 aufgebracht, welche die die Steckelemente 5 aufnehmende Öffnung 13 und die sich daran anschließende Leiterbahn bedeckt.A solder resist structure 29 is applied to the surface of the copper layers 19 and 22 and covers the opening 13 receiving the plug-in elements 5 and the conductor track adjoining it.

Die Lötstopplackstruktur 29 ist an vorgesehenen Stellen unterbrochen, so dass die Kupferlagen 19, 22 an diesen Stellen frei liegen. So bilden weitere, elek­ trisch leitend und nicht isoliert ausgebildete Bohrungen 27, 28 an der Oberflä­ che der Platine 9 eine horizontale Funkenüberschlagsstrecke.The solder resist structure 29 is interrupted at the provided locations, so that the copper layers 19 , 22 are exposed at these locations. Thus, further, electrically conductive and non-insulated holes 27 , 28 on the surface of the circuit board 9 form a horizontal flashover path.

Darüber hinaus besteht die in Fig. 5 dargestellte Möglichkeit, die die Öffnung 13 umschließenden Lötaugen 30 in ihrer Breite zu verengen, um einen Fun­ kenüberschlag zu ermöglichen.In addition, there is the possibility shown in FIG. 5 to narrow the width of the soldering eyes 30 surrounding the opening 13 in order to enable a sparkover.

Dazu ist mit Hilfe einer Lötstopmaske die Lötstoplackstruktur 29 aufgebracht, bei welcher im Bereich des Lötstopauges 30 in den Lötstoplack Einschnürun­ gen 31 zum Freilegen der darunter liegenden Kupferlage 19 bzw. 22 in gleich­ mäßigen Abständen vorgesehen sind. Im vorliegenden Fall sind drei Einschnü­ rungen 31 in 90°C Abständen vorgesehen. Die Einschnürung 31 ist vergrößert dargestellt. Durch die Nähe der Einschnürung 31 zum Steckelement 3 werden Überschlagstellen für einen potentiellen Funkenüberschlag hergestellt.For this purpose, the solder resist structure 29 is applied with the aid of a solder mask, in which constrictions 31 are provided in the region of the solder eye 30 in the solder resist 31 to expose the underlying copper layer 19 or 22 at regular intervals. In the present case, three constrictions 31 are provided at 90 ° C. intervals. The constriction 31 is shown enlarged. Due to the proximity of the constriction 31 to the plug-in element 3 , arcing points for a potential arcing are produced.

Auf der Rückseite (Bottom) der Platine 9 sind die Lötstopaugen 30 hier in her­ kömmlicher Weise kreisförmig realisiert.On the back (bottom) of the circuit board 9 , the solder stop eyes 30 are realized in a conventional manner in a circular manner.

Claims (21)

1. Überspannungsschutzeinrichtung für ein elektronisches Gerät mit einer, mindestens ein Steckelement aufweisenden Steckeinrichtung, die zur Befestigung an einem Gehäuse des elektronischen Gerätes ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Steckelement (3) eine Schutzplatine (9) angeordnet ist, welche eine Funkenstrecke zur Ableitung von Überspannung aufweist.1. Overvoltage protection device for an electronic device with a, at least one plug element having plug device which is designed for attachment to a housing of the electronic device, characterized in that a protective circuit board ( 9 ) is arranged on the plug element ( 3 ), which a spark gap for Has derivation of overvoltage. 2. Überspannungsschutzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die Schutzplatine (9) mit dem Steckelement (3) die Fun­ kenstrecke bildet.2. Surge protection device according to claim 1, characterized in that the protective circuit board ( 9 ) with the plug element ( 3 ) forms the spark gap. 3. Überspannungsschutzeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die Schutzplatine (9) eine elektrisch leitende Struktur (19, 22) aufweist, welche die Funkenstrecke bildet.3. Overvoltage protection device according to claim 2, characterized in that the protective board ( 9 ) has an electrically conductive structure ( 19 , 22 ) which forms the spark gap. 4. Überspannungsschutzeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die elektrisch leitende Struktur auf der Schutzplatine (9) in Form einer Leiterbahn ausgebildet ist, wobei eine lötstopplackfreie Zone (27, 28; 31) der Leiterbahn in der Umgebung einer, das Steckelement (5) aufnehmenden Öffnung (13) angeordnet ist. 4. Overvoltage protection device according to claim 3, characterized in that the electrically conductive structure on the protective circuit board ( 9 ) is designed in the form of a conductor track, a solder-free zone ( 27 , 28 ; 31 ) of the conductor track in the vicinity of one, the plug element ( 5 ) receiving opening ( 13 ) is arranged. 5. Überspannungsschutzeinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die lötstopplackfreie Zone (31) in dem die Öffnung (13) umschließenden Lötauge (30) des Lötstopplacks (29) ausgebildet ist.5. Overvoltage protection device according to claim 4, characterized in that the solder mask-free zone ( 31 ) is formed in the opening ( 13 ) surrounding the pad ( 30 ) of the solder mask ( 29 ). 6. Überspannungsschutzeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die elektrisch leitende Struktur als lötstopplackfreie Aus­ nehmung und/oder durchgehende Öffnung (27, 28) der Schutzplatine (9) ausgebildet ist.6. Overvoltage protection device according to claim 3, characterized in that the electrically conductive structure is designed as a non-solder resist and / or through opening ( 27 , 28 ) of the protective circuit board ( 9 ). 7. Überspannungsschutzeinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die lötstopplackfreie Ausnehmung und/oder Öffnung (27, 28) in der Nähe des zu schützenden Steckerpins (5) angeordnet ist.7. Surge protection device according to claim 6, characterized in that the solder mask-free recess and / or opening ( 27 , 28 ) is arranged in the vicinity of the plug pin ( 5 ) to be protected. 8. Überspannungsschutzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die Schutzplatine (9) mindestens zwei übereinanderlie­ gende, unterschiedliches Potential führende Leiterbahnen (19, 20; 21, 22) aufweist, welche bis zu einem Platinenrand (23) geführt sind, wobei die Stärke einer zwischen den beiden Leiterbahnen (19, 20; 21, 22) angeord­ neten Isolationsschicht (24, 25) so gewählt ist, das die Funkenstrecke durch die nicht isolierten Enden der beiden Leiterbahnen (19, 20; 21, 22) am Platinenrand (23) gebildet ist.8. Overvoltage protection device according to claim 1, characterized in that the protective board ( 9 ) has at least two superimposed, different potential-conducting tracks ( 19 , 20 ; 21 , 22 ) which are guided up to a board edge ( 23 ), the Thickness of an insulation layer ( 24 , 25 ) arranged between the two conductor tracks ( 19 , 20 ; 21 , 22 ) is selected so that the spark gap through the non-insulated ends of the two conductor tracks ( 19 , 20 ; 21 , 22 ) on the edge of the board ( 23 ) is formed. 9. Überspannungsschutzeinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die Form der Leiterbahnen (19, 20, 21, 22), welche zum Platinenrand (23) geführt sind, so gewählt sind, dass am Platinenrand (23) Leiterspitzen (34) entstehen.9. Overvoltage protection device according to claim 8, characterized in that the shape of the conductor tracks ( 19 , 20 , 21 , 22 ), which are guided to the edge of the board ( 23 ), are selected such that conductor tips ( 34 ) are formed on the edge of the board ( 23 ) . 10. Überspannungsschutzeinrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch ge­ kennzeichnet, dass der Platinenrand (23) von mindestens einer durchge­ henden Öffnung (14) der Schutzplatine (9) gebildet ist.10. Overvoltage protection device according to claim 8 or 9, characterized in that the edge of the board ( 23 ) is formed by at least one continuous opening ( 14 ) of the protective board ( 9 ). 11. Überspannungsschutzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die Schutzplatine (9) eine Entstöreinrichtung (10; 15, 16) zur Verbesserung der elektromagnetischen Empfindlichkeit des elektroni­ schen Gerätes (1) trägt.11. Overvoltage protection device according to claim 1, characterized in that the protective board ( 9 ) carries an interference suppression device ( 10 ; 15 , 16 ) to improve the electromagnetic sensitivity of the electronic device ( 1 ). 12. Überspannungsschutzeinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die Entstöreinrichtung (10) ein Varistor ist.12. Overvoltage protection device according to claim 10, characterized in that the interference suppression device ( 10 ) is a varistor. 13. Überspannungsschutzeinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die Entstöreinrichtung ein Kondensator (10) ist, der au­ ßerhalb des Gehäuses (1, 2) des elektronischen Gerätes (1) angeordnet ist und elektrisch einerseits mit dem Steckelement (5) der Steckeinrich­ tung (3) und andererseits mit dem Potential des elektrisch leitend ausge­ bildeten Gehäuses (1, 2) verbunden ist.13. Overvoltage protection device according to claim 10, characterized in that the interference suppression device is a capacitor ( 10 ) which is arranged outside the housing ( 1 , 2 ) of the electronic device ( 1 ) and electrically on the one hand with the plug element ( 5 ) of the plug device device ( 3 ) and on the other hand connected to the potential of the electrically conductive housing ( 1 , 2 ). 14. Überspannungsschutzeinrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekenn­ zeichnet, dass eine erste Kondensatorplatte (16) des Kondensators (10) in oder an der Steckeinrichtung (3) angeordnet ist.14. Overvoltage protection device according to claim 13, characterized in that a first capacitor plate ( 16 ) of the capacitor ( 10 ) is arranged in or on the plug device ( 3 ). 15. Überspannungsschutzeinrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die erste Kondensatorplatte (16) aus dem Steckelement (5) selbst ausgeformt ist.15. Overvoltage protection device according to claim 14, characterized in that the first capacitor plate ( 16 ) from the plug element ( 5 ) is formed itself. 16. Überspannungsschutzeinrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die erste Kondensatorplatte (16) von einer, der auf der Schutzplatine (9) angeordneten und als Leiterfläche ausgebildeten Leiter­ bahnen (15) gebildet ist, welche neben dem Steckelement (5) angeordnet und mit diesem elektrisch verbunden ist und dass das elektrisch ausgebil­ dete und mit Masse verbundene Gehäuse (1) des elektronischen Gerätes als zweite Kondensatorplatte dient.16. Overvoltage protection device according to claim 14, characterized in that the first capacitor plate ( 16 ) from one of the arranged on the protective board ( 9 ) and formed as a conductor surface tracks ( 15 ) is formed, which is arranged next to the plug element ( 5 ) and is electrically connected to this and that the electrically trained and connected to ground housing ( 1 ) of the electronic device serves as a second capacitor plate. 17. Überspannungsschutzeinrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die zweite, der auf der Schutzplatine (9) angeordneten und mit dem Gehäuse (1, 2) elektrisch verbundene Leiterfläche (18) mit dem Gehäuse (1, 2) eine zweite Kondensatorfläche bildet. 17. Overvoltage protection device according to claim 16, characterized in that the second, arranged on the protective board ( 9 ) and with the housing ( 1 , 2 ) electrically connected conductor surface ( 18 ) with the housing ( 1 , 2 ) forms a second capacitor surface . 18. Überspannungsschutzeinrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die elektrische Verbindung zwischen der zweiten Leiterflä­ che (15) der Schutzplatine (9) und dem Gehäuse (1, 2) durch mindestens ein, die Schutzplatine (9) und/oder die Steckeinrichtung (3) am Gehäuse (1, 2) haltendes Befestigungsmittel (4) erfolgt.18. Overvoltage protection device according to claim 17, characterized in that the electrical connection between the second conductor surface ( 15 ) of the protective board ( 9 ) and the housing ( 1 , 2 ) by at least one, the protective board ( 9 ) and / or the plug device ( 3 ) on the housing ( 1 , 2 ) holding fastener ( 4 ). 19. Überspannungsschutzeinrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekenn­ zeichnet, dass eine Isolierung (17) zwischen der zweiten, auf der Ober­ fläche der Schutzplatine ausgebildeten Leiterfläche (18) und der Außen­ seite des Gehäuses (1, 2) angeordnet ist.19. Overvoltage protection device according to claim 17, characterized in that an insulation ( 17 ) between the second, on the upper surface of the protective circuit board formed conductor surface ( 18 ) and the outer side of the housing ( 1 , 2 ) is arranged. 20. Überspannungsschutzeinrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die das Steckelement (5) umschließende Leiterfläche (16) derart auf der Schutzplatine (9) angeordnet ist, dass sie auf der dem Ge­ häuse (1) zugewandten Seite der Steckeinrichtung (3) aufsetzbar und kontaktierbar ist.20. The overvoltage protection device according to claim 17, characterized in that the plug element (5) enclosing conductor surface (16) is arranged on the protection board (9) that they at the Ge housing (1) facing side of the plug-in device (3) is attachable and contactable. 21. Entstöreinrichtung nach Anspruch 6 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass für jedes Steckerelement (5) eine erste Kondensatorplatte (16) vor­ gesehen ist, welche elektrisch gegeneinander isoliert sind.21. Interference suppression device according to claim 6 or 8, characterized in that for each plug element ( 5 ) a first capacitor plate ( 16 ) is seen before, which are electrically insulated from one another.
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